CN111894596A - 竖井反井施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井反井施工方法，包括正向钻导向孔，反向扩孔至预设口径，反向刷孔至预设口径，正向开挖至预设口径并进行支护。本发明实施例中的竖井反井施工方法，首先正向钻导向孔，扩孔与刷孔时，石碴直接掉落至出碴通道内，出碴便利，施工效率高，正向开挖时能够大幅度扩大竖井口径，施工效率高，并且通过对竖井支护，提高竖井开挖的安全度。

Description

竖井反井施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种竖井反井施工方法。

背景技术

竖井开挖是由地面垂直向下挖掘竖井的施工过程，传统竖井施工通常采用正井施工的方式，从上往下逐节开挖支护至井底，但此掘进方法适用于竖井口径较小、出碴量小、岩层比较稳定、涌水量少的竖井，对于直径大、深度大的竖井而言，正井施工出碴速度慢、吊装出碴风险高，影响施工进度及施工安全性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种竖井反井施工方法，能够提高施工效率、提高施工安全性。

本发明的一个实施例提供了一种竖井反井施工方法，包括：

正向钻导向孔；

反向扩孔至预设口径；

反向刷孔至预设口径；

正向开挖至预设口径并进行支护。

本发明实施例中的竖井反井施工方法至少具有如下有益效果：

本发明实施例中的竖井反井施工方法，首先正向钻导向孔，扩孔与刷孔时，石碴直接掉落至出碴通道内，出碴便利，施工效率高，正向开挖时能够大幅度扩大竖井口径，施工效率高，并且通过对竖井支护，提高竖井开挖的安全度。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，所述扩孔的过程为：竖井内钻设炮孔，炮孔内装药、爆破并出碴。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，钻设完成全部炮孔后，按照循环进尺分批次装药爆破。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，所述刷孔的过程为：分段循环钻孔，装药爆破。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，爆破前，堵住溜碴孔，爆破后，对溜碴孔进行清碴。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，钻孔前，测量放样，确定竖井中心。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，爆破后粉碎石碴，将石碴排入溜碴孔。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，所述支护的过程为：支设锚杆、拱架，挂网，喷射混凝土。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，所述开挖与所述支护分段循环进行。

根据本发明的另一些实施例的竖井反井施工方法，在所述支护完成后，对所述竖井井身进行衬砌。

附图说明

图1是本发明竖井反井施工方法一个实施例的流程图；

图2是本发明中竖井反井施工方法第一施工状态的示意图；

图3是本发明中竖井反井施工方法第二施工状态的示意图；

图4是本发明中竖井反井施工方法第三施工状态的示意图；

图5是本发明中竖井反井施工方法第四施工状态的示意图；

图6是本发明中竖井反井施工方法第五施工状态的示意图；

图7是本发明竖井中施工设备一个实施例的施工状态图。

附图标记说明：

风道100；

导向孔200；

出碴通道300；

罐笼410；稳盘420；溜碴孔430。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，示出了竖井反井施工方法一个实施例中的流程图，本实施例中的竖井反井施工方法包括：自上而下钻导向孔200，也即正向钻孔；然后自下而上扩孔至预设口径，也即反向扩孔；进而自下而上刷孔至预设孔径，也即反向扩孔；最后自上而下刷孔至预设口径并进行支护。

具体为，参照图2至图5，图2为钻设导向孔200的施工示意图，图3为反向扩孔的施工示意图，图4为反向刷孔的施工示意图，图5为正向挖孔的施工示意图，另外图2至图7中箭头所指方向为该施工步骤的施工方向。首先根据竖井施工需求，在预定区域进行钻孔，并钻至相应深度，使导向孔200与井底的风道100连通，钻设导向孔200为扩孔提供开挖通道及基准，然后反向提升扩孔钻进，通过自下而上扩孔，使石碴或碴土自然下落，不需额外增加施工出碴便道，从而降低施工对周围环境的影响，并且通过反向扩孔形成出碴通道300，使出碴通道300与井底的风道100连通，便于出碴；反向刷孔能够快速扩大竖井口径，施工效率高，并且刷孔过程中产生石碴能够直接掉落至出碴通道300内，出碴便利度高；正向开挖时，操作人员可进入竖井内辅助操作，能够大幅度扩大竖井口径，适合大直径竖井开挖，并且在开挖过程中对竖井进行支护，避免竖井内石碴掉落，保证施工安全。需要说明的是，钻孔的直径一般为200-300mm，扩孔及刷孔的直径一般为3000-3500mm。

本实施例中的竖井反井施工方法，首先正向钻导向孔200，扩孔与刷孔时，石碴直接掉落至出碴通道300内，出碴便利，施工效率高，正向开挖时能够大幅度扩大竖井口径，施工效率高，并且通过对竖井支护，提高竖井开挖的安全度。

参照图2，正向钻导向孔200时，可将钻机安装于井口上方，钻杆端部连接钻头，钻机驱动钻头逐渐钻进完成导向孔200的开挖；在开孔后以及钻进过程中，需要保证导向孔200的钻进方向，避免竖井倾斜，本实施例中，配备有稳定钻杆，稳定钻杆壁装有稳定耐磨条，耐磨条能够在钻进过程中控制导向孔200的钻进方向，利用导向孔200的孔壁对稳定钻杆的束缚作用，将前端一定范围内的钻杆强制摆正，使钻杆钻进的方向与设计的导向孔200的轴线一致，保证施工质量。钻机中的钻杆直径、钻头直径可根据竖井的实际开挖需求选择。

参照图3，导向孔200钻设完成后，导向孔200与井底的风道100连通，再风道100内拆卸导向孔200钻头，替换为扩孔钻头，进而可反向扩孔直至地面，形成出碴通道300，扩孔钻进过程中掉落的石碴及岩屑通过出碴通道300排出，不需额外设置出碴便道，缩短出碴时间。另外，本实施例中的导向孔200钻设及反向扩孔可以共用一个钻机平台，可以直接在井底更换相应的钻头，能够充分利用现场的施工设备，施工节奏快，效率高；扩孔钻进过程中，及时清理扩孔破碎所掉落的岩屑，防止井底的井口堵塞。

参照图4，本实施例中采用钻爆法进行反向刷孔，具体为，先在竖井的井口安装提升井架410，用于提升罐笼410，便于施工人员乘坐罐笼410进入竖井内钻孔、安放炸药等；施工人员到达作业面进行作业时，罐笼410通过螺栓固定于竖井的孔壁上，该螺栓可以安装于罐笼410的不同侧，以使罐笼410保持平稳，保障施工安全。

然后进行炮孔的钻设，炮孔的钻设可采用人工钻孔的方式，炮孔的深度、炮孔之间的间距、炮孔的个数可参考施工前的现场爆破试验数据，并结合竖井的实际施工需求选择，从而在爆破完成后，竖井轮廓近似为圆形，并且所形成的块石不大于20cm，避免块石堵塞溜碴孔430。爆破所产生的石碴、岩屑等溜入井底，通过装载机装车外运。

本实施例中，在钻设完成全部的炮孔后，进行分批次装药，然后针对该批次的炮孔进行爆破，避免单次爆破面积太大，所形成的石碴较多，将井底的井口堵塞；爆破采用循环进尺的方式，单次进尺2-3m，在一个进尺区域爆破完成后，进行出碴，避免石碴堵塞井口，再进行下一进尺的爆破，从而在保证单次爆破量所产生的石碴能够流入井底的前提下，兼顾施工效率。

参照图5，本实施例中的正向开挖采用全断面爆破的方式，具体为，全断面爆破采用光面爆破，光面爆破能够控制炸药的爆破作用，减少爆破对炮眼眼壁岩体的破坏，保证竖井壁面的平整，而不受明显的破坏；爆破时采用循环进尺的方式，进尺程度根据竖井围岩的级别设置为1.0-1.5m，以适应不同竖井的施工需求。爆破时，周边眼的间距、辅助眼的间距、周边眼与辅助眼之间的排距、内圈眼的间距、炮眼的数量以及炮眼的大小可根据围岩级别以及竖井具体的施工需求选择，另外爆破时，采用微差分段控制爆破，起爆顺序由内圈眼向周边眼逐层分段起爆，通过合理控制炮眼中的药量及炮眼间距，防止出现大的超挖或者欠挖，并且避免因石块过大而堵塞溜碴孔430。爆破前，按照实际爆破对炮眼的施工需求，通过人工配合液压钻机进行竖向钻孔，钻孔完成后，向炮眼内装药，炸药采用间隔装设药卷，设置非电毫秒雷管，由内层向外层依次引爆，另外，导爆索引到井口，爆破工可在安全位置处进行引爆，具有较高的施工安全性。

正向开挖过程需要人工进入竖井内辅助施工工具执行，结合图5与图7，在进行正向开挖作业时，在竖井的井口设置提升设备，提升设备包括绞车、稳车、龙门吊、井架410等，用于罐笼410、稳盘420、施工材料及施工工具的提升，以配合竖井内各施工步骤的执行。具体的，拱架、锚杆、钢筋等支护工具或者小型材料，可放置于吊桶内，通过稳车、绞车吊入竖井内；液压钻机、混凝土喷射机等施工设备可采用钢丝绳捆绑改后，通过龙门吊提升下放；清碴挖机等大型设备通过多组钢丝绳进行捆绑后采用龙门吊吊装；混凝土等施工材料可装入吊桶内由龙门吊吊入井底；施工人员可通过罐笼410进入竖井内的掌子面进行作业，并进入稳盘420进行各项施工，稳盘420可通过稳车、井架410等进行提升，稳盘420可为施工人员提供踩踏平面，并可放置施工材料及施工工具，施工人员在稳盘420上向竖井喷射混凝土、钻孔等其他操作。

爆破后，需对因爆破产生的石碴进行清理。具体的，由龙门吊将挖掘机吊至工作面，挖掘机将石碴向溜碴孔430进行清碴，石碴溜至竖井底部，在竖井底部设置装载机、自卸汽车对石碴进行清理，并将石碴运至外部碴场；若工作面存在挖掘机无法清理的区域，施工人员可进入该施工区域进行人工清理，保证石碴清理程度；另外，清碴过程中，粉尘的浓度较大，影响正常施工，可进行喷水，以降低粉尘污染，减少空气污染，提高良好的施工环境。

需要说明的是，爆破过程中，瞬间产生大量石碴，石碴容易堵塞溜碴孔430，影响清碴，需要对溜碴孔430的堵孔情况进行排查。本实施例中，在排碴和爆破过程设置防堵措施。首先，在爆破过程中，根据围岩情况，动态调节爆破参数，在爆破前进行炮眼深度、间距及装药量进行实验，以保证爆破后石碴的最大粒径不大于溜碴孔430直径的1/3，避免石碴多大而堵孔；在爆破前，向溜碴孔430内塞入孔塞，避免过多石碴进入溜碴孔430内而堵塞溜碴孔430。另外，在溜碴孔430顶部设置溜碴孔430盖板，在进行钻孔、支护等操作时，保证溜碴孔430盖板将溜碴孔430封闭，一方面，减少粉尘，避免钻孔产生的岩屑堵塞溜碴孔430，另一方面，避免石碴井底进行清碴过程中掉落，保障清碴施工人员的安全。

另外，在排碴过程中，针对粒径较大的石碴，可先采用破碎机破碎后排入溜碴孔430；另外，排碴时，石碴的排放速度较缓，以控制石碴在溜碴孔430井身内的体量，放置石碴在竖井内溢满或者堵孔；排碴过程中，可通过视频监控和人员监控的方式，观察竖井底部储碴室的石碴量，若出现储碴室中无石碴落下，或者储碴室即将堆满的情况，则停止排碴。

清碴完成后，对竖井的井壁进行支护，通过对竖井进行支护，对竖井井壁进行支撑，避免井壁落碴，并且提高竖井的壁面强度。具体为，用于支护的材料，如锚杆、拱架、防护网、钢筋等可通过龙门吊吊至作业面；锚杆打入井壁内，对井壁进行加固，锚杆的间距、深度、安装角度可根据施工需求适应性选择；然后安装拱架，拱架与锚杆连接，并贴附于井壁上，对井壁进行支撑，拱架按照竖井轴线均匀间隔排列，拱架与锚杆组合对井壁进行加固；挂设防护网，防护网沿井壁轮廓设置，避免井壁掉落石块，提高施工安全性；向开挖后的井壁喷射混凝土，对井壁进行补强，封闭井壁岩层中的裂层、层理，提高岩层自承能力。

本实施例中，开挖过程中，掘进与支护操作循环操作，即在一阶段的掘进完成后，即进行该阶段的支护操作，以实时对掘进后竖井的井壁进行支撑及补强，保证竖井施工质量，并提高施工安全性。

另外，需要说明的是，在进行钻孔爆破前，对竖井进行测量放样以确定竖井中心，保证竖井施工的中心与预设竖井中心重合。具体方式为：在竖井井口的钢梁上通过仪器测出竖井上端面的中心点，在钢梁的顶面设置摇臂轱辘，摇臂上绕设钢丝，钢丝俩呢及垂球，垂球垂吊至掌子面，垂球在掌子面上的位置即为掌子面的圆心，从而，竖井每次钻孔爆破的掌子面中心均与竖井的中心线重合，以保证竖井施工后的中心与预设竖井中心重合，提高施工质量。

参照图6，本实施例中，在完成支护后，对竖井井壁进行衬砌，衬砌过程通过滑模法自下而上进行。具体为，将滑模组件部件运输至竖井井底的风道100内，滑模包括钢管承承重支架、滑升操作平台、混凝土修饰平台、井面封闭钢桁架平台等；在竖井的井身放出竖井的轴线、边线及模板的上围圈边线、标高，然后对放线进行检查，检查无偏差则可在风道100内组装滑模；滑模组装完成后，进行试运行检测，并进行精确定位，试运行包括耐压、排气、爬升等，通过反复调试对滑模进行定位，保证施工精度及施工安全性；滑模组装完成后，借助滑模的顶面平台，施工人员向竖井井壁挂设竖向的透水管及环向分离式防水板，避免竖井渗漏水，防水饭之间焊接，防水板单次挂设高度可以选择为6m；钢筋通过龙门吊吊至竖井内工作面进行安装，钢筋可以提前加工成半成品，节约施工工时，横隔板钢筋与衬砌钢筋可同时进行施工，提高施工效率，横隔板钢筋能够加强竖井井壁结构的整体性，提高竖井整体结构强度，衬砌钢筋，能够防止竖井变形或开裂；混凝土可通过竖井顶部井口吊至作业面，混凝土通过下料管进行输送，下料管的端部采用软管，便于施工人员移动，向组装后的钢筋上浇筑混凝土，浇筑过程中采用振动棒对混凝土进行振捣，避免未浇筑的混凝土硬化，混凝土的浇筑分层厚度不超过30cm，混凝土内可加入防水剂，提高竖井防水性能；混凝土浇筑完成后，实现对竖井的衬砌，通过衬砌加固对竖井的支护，保证竖井的施工质量。

滑模施工前须提前做好井口提升系统、井内供电、供水、施工照明系统的布设及滑模液压系统的调试等工作，并完成操作盘和下料管的承重及抗冲击能力试验测试，保证施工安全性。

另外，需要说明的是，混凝土在进行浇筑时，混凝土的浇筑与滑模的爬升连续进行，根据实际施工现场的条件确定爬升速度及混凝土的分层浇筑厚度；为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，可以设置洒水管向混凝土喷水进行养护；为保证衬砌后的结构不发生偏移，在地面利用全站仪定位中心点，通过钢丝绳悬挂垂球定义中心线，滑模的水平度通过千斤顶的同步器及水准仪进行水平控制，以保证竖井的施工精度；在滑模爬升至井口时，将井口的平台拆除，混凝土浇筑至竖井高层后，利用提升装置将滑模整体拆除。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.竖井反井施工方法，其特征在于，包括：

正向钻导向孔；

反向扩孔至预设口径；

反向刷孔至预设口径；

正向开挖至预设口径并进行支护。

2.根据权利要求1所述的竖井反井施工方法，其特征在于，所述扩孔的过程为：竖井内钻设炮孔，炮孔内装药、爆破并出碴。

3.根据权利要求2所述的竖井反井施工方法，其特征在于，钻设完成全部炮孔后，按照循环进尺分批次装药爆破。

4.根据权利要求1所述的竖井反井施工方法，其特征在于，所述刷孔的过程为：分段循环钻孔，装药爆破。

5.根据权利要求4所述的竖井反井施工方法，其特征在于，爆破前，堵住溜碴孔，爆破后，对溜碴孔进行清碴。

6.根据权利要求4所述的竖井反井施工方法，其特征在于，钻孔前，测量放样，确定竖井中心。

7.根据权利要求4所述的竖井反井施工方法，其特征在于，爆破后粉碎石碴，将石碴排入溜碴孔。

8.根据权利要求1所述的竖井反井施工方法，其特征在于，所述支护的过程为：支设锚杆、拱架，挂网，喷射混凝土。

9.根据权利要求1或8所述的竖井反井施工方法，其特征在于，所述开挖与所述支护分段循环进行。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的竖井反井施工方法，其特征在于，在所述支护完成后，对所述竖井井身进行衬砌。

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